王其 延玲玲 陈兵兵 李仁杰王三龙 王鹏阳 黄茜 许盛之侯国付 陈新亮 李跃龙 丁毅张德坤 王广才 赵颖† 张晓丹‡

1) (南开大学, 光电子薄膜器件与技术研究所, 太阳能转换中心, 天津 300350)

2) (天津市光电子薄膜器件与技术重点实验室, 天津 300350)

3) (薄膜光电子技术教育部工程研究中心, 天津 300350)

4) (化学科学与工程协同创新中心, 天津 300072)

5) (南开大学可再生能源转换与储存中心, 天津 300072)

近几年, 钙钛矿/硅异质结叠层太阳电池发展迅速, 效率已经从13.7%提升到29.1%.由于叠层电池器件的制作工艺复杂, 而叠层太阳电池中的光学损失对转换效率的影响很大, 所以通过光学模拟进而获得高效电池至关重要.本文首先从商业软件和自建模型两方面概述了光学模拟的方法, 接着从反射损失和寄生吸收两方面针对光学模拟研究进展进行了总结和分析, 最后指出了叠层电池光学模拟过程中需要注意的问题.钙钛矿/硅异质结叠层太阳电池的转换效率极限最高可达40%, 具备很大的提升空间, 结合模拟工作的研究, 叠层电池的发展将会取得更大的进步.

1 引 言

采用背接触晶硅电池(interdigitated back contact, IBC)与异质结晶硅电池(heterojunction with intrinsic thin layer, HIT)结合工艺制备的晶硅电池效率世界记录为26.7%[1].晶硅电池的理论极限效率为29.4%, 考虑到光学与电学的实际可能的损失后, 其实际的理论效率只有27.1%[2], 效率提升空间有限.而钙钛矿近年来发展迅速[3], 具有带隙可调、工艺简单等优点, 适宜做顶电池吸收层材料.模拟结果显示, 顶电池吸收层材……